unidadesde transformacion multifuncional

UNIDADESDE
"
TRANSFORMACION
MULTIFUNCIONAL:
UN RETO DEL FUTURO
PROXIMO EN EL DESARROLLO
DE LA INGENIERIA QUIMICA
~
~
LUIS M. CARBALLO
WATSON L. VARGAS
Facultad de lngenieria
Departamento
de l ngenieria Quimica
Universidad Nacional de Colombia
INTRODUCCION
Las unidades de transformacion
inultifuncional se han convertido, en aiios
recientes, en un nuevo paradigma dentro de La
Ingenieria Quimica. Aplicando el principia
fundamental de remocion selectiva de productos,
estas tecnicas han permitido obtener beneficios
extraordinarios en cuanto a conversion de
reactantes, calidad de productos, ahorros de
energia y disminucion deL impacto ambiental
causado pOI' algunos procesos. En eLpresente
documento se efectua una breve discus ion de Los
principios que fundamentan algunos de tales
procesos de transformacion y se ilustran,
igualmente, algunas aplicaciones actuales y
futuras.
1I~"::IN:""'='G=EN=-IE~R=lA"':""=E"::I=-N_V=E=ST=-I"::G""';A"::C=IO:"':'N
Las unidades de procesos convencionales
estan siendo revaluadas y entre elias los reactores
qufrnicos estan a punto de serlo 0 en camino de
su redefinicion.
A medida que la industria quimica de
procesos incrementa sus niveles de exigencia
cuanto a la reduccion de contaminantes
y al
en
incremento en los niveles de produccion, estos
equipos que una vez fueron recipientes pasivos
estan siendo redisefiados para tener un papel mas
activo en procesos de separacion simultaneos.
Mediante el uso de mernbranas,
catalizadores
y esquemas alternativos para el
aprovecharniento
energetico, los ultimos disefios
multifuncionales
reducen los costas y tiernpos
requeridos para efectuar diversas
_
transformaciones, mejorando la conversion de la
reaccion, el rendimiento y la selecti vidad.
EI modelamiento computacional y el trabajo
interdisciplinario han hecho posible estos
cambios y los nuevos disefios, asf como la
sirnulacion y el desarrollo de nuevo software de
control, permiten visualizar un futuro muy
dinamico en este campo. Cada vez un mayor
ruimero de industrias estan explotando las
posibilidades de las alianzas estrategicas con la
competencia y con diversos grupos de
investigacion para tratar la posibilidad de nuevos
y mejores disefios que puedan ser
comercializables.
Tanto en Europa como en Estados Unidos y
Japan son cada vez mas las empresas y centros
de investigacion involucrados en el desarrollo de
reactores multifuncionales.
DESTILAOON CATALmCA
De las tecnologfas recientemente
desarrolladas la destilacion catalitica (0
destilacion reactiva) es la de mas rapido
crecimiento. En esta tecnica, aplicada
principal mente para reacciones de esterificacion
(Figura I) Yeterificacion, el catalizador se localiza
en una zona predeterrninada dentro de una
columna de destilacion, de tal manera que la
reaccion y la separacion tienen Jugar en el mismo
recipiente.
En los 80's el primer proceso comercializado
corresponde al proceso del MTBE (Metil TerButil
Eter) desarrollado por CD Tech. Inc. (Houston) y
el proceso Eatsman para la produccion de Acetato
de Metilo. Recientemente, Neste Oy (Finlandia)
ha comercializado su proceso para la produccion
de TAME (Ter Amil Metil Eter), usando la vfa de
la destilacion catalftica. Esta tecnica ha permitido
elevar la produccion del eter en un 60%
comparado con los procesos que utili zan la
fraccion C5 solamente y ha permitido lograr
conversiones superiores al 90% para el TAME.
La destilacion catalftica hace referencia al
proceso en el cual simultanearnente se realiza la
reaccion qufrnica y la separacion selectiva de los
productos de la zona de reaccion. EI papel del
reactor en este caso 10 cum pie un sistema
-------
empacado que hace las veces de reactor de lecho
fijo cornpuesto de catalizador. La selectividad se
logra gracias a una constante operacion de
transferencia de rnasa y a la extraccion selectiva
de los productos. La zona de reaccion se localiza
ffsicamente al nivel donde la concentracion del 0
los reactantes maximiza la velocidad de reaccion,
de acuerdo con la expresion cinetica especffica
para la reaccion considerada.
Tres requisitos son necesarios para la
aplicacion de la destilacion catalftica:
Cada vez un mayor mimero de industrias
estan explotando las posibilidades de las
alianzas estrategicas con la competencia y
con diversos grupos de investigacion para
tratar la posibilidad de nuevos y mejores
diseiios que puedan ser comercializables.
1.
La reaccion debe proceder 10
suficientemente rapida para que el
equilibrio pueda aJcanzarse 0 por 10 menos
aproximarse en la zona de reaccion, para
poder obtener tiempos de residencia bajos,
de 10 contrario se requerirfan equipos
demasiado costosos.
IJ.
Las reacciones deben poseer energfas de
activacion bajas. La energfa de activacion
debe ser baja cuando el perfil de
temperatura de la col urnna se haga mas
pronunciado; esto para que la reaccion
tenga lugar en la zona de reaccion
acondicionada para tal fin y no se pierdan
las ventajas energeticas de la columna
reactiva. Lo mas importante es el uso de
un sistema de control adecuado.
ill
La reaccion no debe ser excesivamente
endo 0 exoterrnica. Entre mas exotermica
sea la reaccion, mayor es el riesgo de
fNGENIERlA
E LNVESTIGACION
II
generar vaporizaciones
incontroladas
aparato y mayor la dificultad
control.
En segundo
en el
catalizada
para su
Si la reaccion es muy endotermica,
lugar, si la reaccion
mediante
ser de larga duracion,
de la
meses para evitar el constante
reaccion
de la
la unidad.
columna,
desplazado
(originando
paro y arranque
La destilacion
terrnico
atractiva
muy pronunciado en la columna).
que han sustituido
sus
reactiva
es potencialmente
cuando la reaccion
realizarse
empleando
reactantes.
en fase liquida
convencionales
de las que se destacan:
posible desarrollar
entre
en exceso.
destilacion
en columnas
han logrado
de
reducirse
en
Sin embargo,
y existen
adopcion;
algunos
esta tecnica no es la panacea
complejo
una planta de proceso que utilice
una vez se haya disefiado.
Otros
para el control
mediante
este esquema
que se presentan
alquilacion
ii
de
qufrnico consiste
y mantener
reactantes
del reactante
la reaccion con la
no siempre
representa
Debe ser posible,
velocidades de reaccion
norrnales y temperaturas
reactantes
impuestas
para operar reactores
establecidas
por el
en los que
por el equilibrio
en usar exceso de uno de los
continua
En destilacion
la conversion
catalitica
de los productos
hace que la reaccion
los productos
por el principio
la
de los
se desplace
hacia
de Le Chatelier.
en fase gaseosa
altas presiones
y altas
temperaturas,
como la hidrogenacion
aplicaciones
se logra el efecto benefice
algunos
de los azeotropos
y reactivos)
enormemente
entre
en la mezcla y simplificar
el comportamiento
de las fases.
en mezclas
alejan del comportarniento
ideal (par ej. para el
y la hidroalquilacion,
no son
proceso del MTBE)
a la
la caracterfstica
II-----=----:..:..~-~--
de "saltarse"
(los formados
Esto sucede normalmente
reacciones
1992).
de destilacion
reactiva
productos
que requieren
E INVESTIGACION
en el caso de la
del aceta to de metilo.
limite.
En algunas
a presiones
bajas; en general,
candidatas
como las
en
primer lugar, alcanzar buenas
reacciones
laterales
con el fin de incrementar
separacion
aquellas
en los
qufrnico como en el caso de la
Un metodo
elevadas.
relativarnente
El exceso
del butano.
existan limitaciones
la temperatura
una ventaja.
aplicado
Para romper limitaciones
equilibrio
conversiones
Combinar
para lograr
se usa normal mente
las reacciones
produccion
puede rnuy bien controlar
destilacion
asf los
el uso de un
desti lacion reacti va. (Doherty,
INGENIERIA
Suprimir
puede
reactor lateral a la columna de
destilacion;
corruinrnente
en una sola unidad.
Este ultimo problema
operacion
de reactante,
y
diffcil modificar
La destilacion
reactiva es
potencialmente
atractiva cuando
la reaccion en
rase Iiquida debe
realizarse
empleando
exceso de uno de
los reactantes.
relevantes.
l.
dicha tecnologfa
manejarse
actuales
tecnologicas
con su
puede resultar por ejemplo
de temperatura
es
hacia donde se
innovaciones
convencionales,
al
para:
inconvenientes
sefialan Ia dificultad
eliminando
justamente
dirigen las investigaciones
procesos
algunos casos de 8 a 1.
debido
Sin embargo,
de destilacion
procesos
costos del reciclaje;
un 30-40%.
los procesos
tienen altos costos
reciclo del reactante
reactiva casi estequiornetricos
Reduccion en costos de inversion
debe
exceso de uno de los
Bajo tales circunstancias,
procesos convencionales
por procesos de
destilacion catalitica han logrado mejoras dentro
Los requerimientos
de
hacia los reactantes
adem as un gradiente
Las industrias
debe
por 10 menos del orden de
mas lejos se estara del equilibrio
en los puntos extremos
es
un solido, el catalizador
catalitica
que se
este efecto es con frecuencia
mas importante
y la menos apreciada.
de la destilacion
Los elementos esenciales del disefio para
procesos de destilaci6n catalitica son mas
complejos que los involucrados en la destilaci6n
ordinaria. Debe escogerse, en primer lugar, un
catalizador que puede ser heterogeneo como el
del proceso del MTBE u hornogeneo como el del
proceso para obtener Acetato de Metilo.
Otros factores de disefio incluyen: la
administraci6n del calor (en el caso de reacciones
fuerternente endo 0 exotermicas), los
requerimientos de reflujo y el rehervidor, el
nurnero de etapas, la posicion de los puntos de
alimentacion, la local izacion de la zona reacti va, la
retencion de lfquido y la estrategia de control.
Esta decisi6n determina los componentes
internos de la columna (platos, empaques,
soportes del catalizador) pero tarnbien la retenci6n
y la distribuci6n dellfquido a traves de la
columna. En segundo lugar, la zona de reacci6n
debera estar estrategicamente
ubicada dentro de
la columna para lograr el mejor desernpefio. En
algunas ocasiones toda la columna es reactiva
mientras que, en otras, s6lo 10 es una parte.
La destilacion catalitica es un proceso
alternativo rnuy atractivo para una gran variedad
de separaciones diffciles, que incluyen procesos
en industria de procesamiento de polimeros,
industria qufrnica e industria de refinacion del
petroleo.
Figura I. Esquemas alternativos
destilacion catalitica.
para procesos
de esterificacion
usando
ACiDO
,----.
AGUA
CATALIZADOR
CATALIZADOR
ACIDO
~
ACETICO
~
----.-----II~~iiiiiiiii
•••••••••
AcETICO
1
..-------.ACETATO
,":ETA~
-lL
..•.•...•.
•••••
•·.·.·.·.1
•.•...•..
•••••••••
•••••••••
-~ •.•.•.•.• =
r.·.·.·.·.~
•••••••••
~
••••••••••
~
ACIDO
.
ACETICO
CATALIZADOR
·
~:i·~·
ALCOHOL.-
.
r.;.;•••••
r:::::::::~
:.:.:.:.~
•••••••••
~
AGUA
~
a
~
'-------.-
~
AGUA
ACIDO
~
(
~
ALCOHOL
ALCOHOL
AcETICO
ZONA REACTIVA
AcETICO
b
c
INGENIER1A E INVESTIGACION
La siguiente es una seleccion de algunos
los procesos comerciales que apl ican la
tecnologfa de destilacion catalitica para
reacciones
de
del tipo: A + B < ==== > C
· lsobuteno + Metanol <-----> MTBE
· lsobuteno + Etanol <
> ETBE
.Isoamileno + Metanol <
> TAME
· Isobuteno + Agua <
> Alcohol
terbutflico
· Benceno + Propileno <
> Cumeno
· Benceno + Etileno <---> EtiJ-Benceno
· Isobutano + I-Buteno <---> Isooctano
· Acido Adfpico + Hexarnetildiamina <-->
Nylon 66.
En la destilacion catalftica se aprecia de
manera clara como aprovechando
el
desplazamiento
del equilibrio causado poria
transferencia de masa en presencia de la reaccion
qufmica se logra que el proceso y las
Ademas, los empaques comerciales no se
fabrican especificamente para aplicaciones
en procesos de destilacion catalitica. Existe
por tanto gran interes por el desarrollo de
mas y mejores modelos computacionales
para tratar el diseiio y operacion de nuevos
esquemas en columnas de destilacion
catalitica,
caracteristicas
propias del catalizador (niveles de
conversion, selectividad, rendimientos y vida iitil)
se combinen de una manera rnuy estrecha para
obtener en conjunto una eficiencia global
superior, a la que puede esperarse de los procesos
convencionales.
Las ventajas de la cornbinacion de la
destilacion con la reaccion qufmica asf como su
optirnizacion energetica, en la denominada
destilacion reactiva 0 catalftica han sido
exploradas recientemente por (Bravo (1993),
II
Doherty (J 988, 1992,1994,1995),
Espinosa (1995),
Glanz (1995».
Otro factor que ha propiciado
la aceptacion
de la destilacion catalftica es la existencia de
empaques mejorados y otro tipo de equipo
auxiliar. En el cercano futuro la gran mayona de
estos equipos usaran catalizadores
heterogeneos
10 cual permite eJiminar las necesidades de
regeneracion de acidos y/o su neutralizacion
y
disposicion.
EI modelamiento computacional
y los
programas de simulacion han ayudado al
incremento en el uso de la destilacion catalftica.
Sin embargo, la simulacion en el caso especffico
de esta operacion unitaria se mantiene aiin muy
incipiente, dado que no solamente se requiere
modelar la cinetica de la reaccion, sino tambien el
comportamiento
termodinamico,
as) como la
evaluacion en cuanto a desempefio de los platos
y/o empaque de la unidad. Ademas, los
empaques comerciales no se fabrican
especfficamente
para aplicaciones en procesos de
destilacion catalitica. Existe pOI' tanto gran
interes par el desarrollo de mas y mejores modelos
computacionales
para tratar el disefio y operacion
de nuevos esquemas en columnas de destilacion
cataJ itica,
REACfORES
DE MEMBRANA
Los reactores de membrana combinan la
reaccion y la separacion en una sola unidad; la
membrana selectivamente
remueve una (0 mas) de
las especies reactantes 0 productos,
Estos
reactores han sido comunmente usados para
aplicaciones en las cuales los rendirnientos
de la
reaccion estan limitados por el equilibrio.
Es por
esta razon que la remocion selectiva de uno de los
productos a traves de la membrana resulta en un
incremento de la conversion y el rendimiento,
en
algunos casos, mas alia de los valores
correspondientes
al equilibrio.
Los reactores de membrana tambien han
sido propuestos y usados para otras
aplicaciones; para incremental' el rendimiento y la
selectividad de reacciones enzimaticas y
cataliticas influyendo a traves de la membrana
sobre la concentracion
de una (0 mas)
INGENIERIA E fNVESTIGACrON
~------------.......:....-_--------
especies intermedias, rernoviendola (s)
selectivamente
(0 ayudando a mantenerlas en una
concentraci6n
baja), evitando la posibilidad de
que dichos compuestos
envenenen 0 desactiven
el catalizador y para proveer una interfase
controlada entre dos 0 mas reactantes.
El concepto del reactor de membrana data
de los afios 50's. La mayorfa de sus aplicaciones
se han desarrollado extensamente
en las ultirnas
dos decadas debido al desarrollo significativo de
nuevos y mejores materiales y/o al mejoramiento
de las tecnicas de sfntesis de tales materiales con
potencial uso como membranas.
La mayona de las aplicaciones estan en el
campo de la Biotecnologfa,
las cuales se tratan de
aplicaciones tfpicas a bajas temperaturas
« 100 QC). Sin embargo, sus aplicaciones
potenciales futuras se extienden rapidamente
al
campo de la sfntesis quimica y de la industria
petroquimica en procesos como:
inorganicas tales como la alumina 0 silica
sinterizadas cuya aplicaci6n tfpica se encuentra
en el campo de la Biotecnologfa.
Mas reciente es
el desarrollo de reactores de membrana para
aplicaciones a altas ternperaturas.
Estes reactores
usan mernbranas inorganicas 0 metal icas. EI
concepto basico aplicado tanto a los procesos
bio16gicos como a los cataliticos es el mismo. Los
rnareriales del reactor y de la membrana son, sin
embargo, total mente diferentes.
Los reactores de membrana se desarrollan
en varias configuraciones
(Ver Tabla I para
referencia).
Tabla J. Tipos de reactores
de membrana
Reactores cataliticos de membrana
Reactores cataliticos de membrana
no-permselectiva
Reactores de membrana de lecho
Acoplamiento
oxidativo del metano para
producir Etano y Etileno.
empacado
Reactores de membrana de lecho
Producci6n de Anhfdrido Maleico,
obteniendose
productos un 40-85%
concentrados.
empacado catalitico
mas
Reactores de membrana de lecho fluido
Reactores de membrana de lecho fluido
Reformado con vapor; donde se han
logrado conversiones
equivalentes
al
proceso tradicional (T= 900 C) con tan
solo 600 - 700 C; esto permite no s610
ahorros importantes de energfa sino
tambien el uso de materiales de
construcci6n
mas economicos,
catalitico
Q
Q
Otras reacciones en las cuales se pueden
obtener altas conversiones
y especial mente
mejoras significativas
en selectividad, en
comparaci6n
con los procesos tradicionales,
incluyen la deshidrogenaci6n,
hidrogenaci6n
parcial y la oxidaci6n.
Algunos ejemplos tfpicos
Son: Sfntesis de Amoniaco, produccion en un
s610 paso de metanol a partir de metano, la
reacci6n shift, las deshidrogenaciones
de Etano a
Etileno y de Propano
a Propileno,
Los reactores de membrana
membranas organicas polimericas
______________
etc.
utilizan
0 membranas
La membrana es permselectiva (permeable
y selectiva) para uno (0 mas) de los
reactantes y/o productos.
Tarnbien acnia
como catalizador unico para la reaccion;
bien sea porque es catalftica en sf misma 0
porque se encuentra recubierta con el
catalizador. Esta configuraci6n se refiere
como Reactor catalitico de membrana.
La membrana es catalltica y acnia como
unico catalizador para la reacci6n; sin
embargo, no es permselectiva
pero provee
una interfase bien definida para dos 0 mas
reactantes que fluyen en lados opuestos
de la membrana. Esta configuraci6n
se
refiere como Reactor catalltico de
membrana no-permselectiva.
--::-:"~IO:::'-~iV::.!..&,L:.\... .....---;:"J:N;-;:
"'£.1
lIrw.&tsIa
\..Cf'f/1t ....
"-0 "AClOflu
IN_G_E_N_I_E_Rl_'A_E_IN_V_E_S_TI_G_A_C_I_o_N __
1I
Figura 2. Algunos aspectos de los reactores de membrana.
(a) Clases de membranas.
(b) Posibles combinaciones
de membrana y caializador.
(c) Patrones de flujo.
I~
MEMBRANAS
(a)
MEMBRANAS
DENSA.
~~
rn-..r:---l
NO SOPORTADAS
POROSA.S
NO SOPORTADAS
SOPORTADAS
SO PO RTADAS
(b)
~~~~~~~
r.. • .. • .. • ..
MEMBRAI\IA
(c)
EI\ICAPSULADA
1
MEMBRAI\IA CON CATALIZADOR
NCORPORADO
CAMARA
i
I
AGITADA
~::::~
-~
~~m~
CONTRACORRIENTE
La membrana es permselectiva pero no
catalitica. La zona catalftica es un [echo
empacado 0 fluidizado de catalizador.
Estas configuraciones se refieren como
Reactores de membrana de lecho
empacado 0 de lecho fluidizado.
La membrana es permselectiva y catalftica.
Tarnbien existe un lecho fluido dentro 0
fuera de la membrana. Se refieren estas
configuraciones como Reactores de
membrana de lecho fluido 0 lecho
empacado cataliticos.
Para todas estas configuraciones de reactor
de membrana con excepci6n del reactor catalitico
de membrana no-permselectiva, puede
identificarse un lado para el alimento y un lado
_1-------•
INGENIERIA
E INVESTIGACrON
para el penneado dependiendo del lado de la
membrana. Dellado del permeado se utiliza con
frecuencia vacfo 0 un gas de arrastre para
incremental' la velocidad de permeaci6n de los
reactantes y/o praductos de interes, La Figura 2
muestra algunos aspectos de las membranas
inorganicas.
La permselectividad generalmente crece a
medida que los poras se hacen mas pequefios y
es virtual mente infinita para membranas densas;
generalmente a medida que la selectividad de la
membrana 0 el espesor de la misma se
incrementan, la permeabilidad decrece.
Las oportunidades futuras de investigaci6n
para este tipo de reactores se dirigen a:
_
Modificacion
de las membranas
producidas industrialmente.
Desarrollo de nuevos tipos de membranas
(Ej: Zeolfticas)
de tecnicas especfficas para la
estabilizacion de las estructuras porosas
Desarrollo
finamente
dispersas
a altas temperaturas.
REACTORESNO-CONVENCIONALES
En la Universidad
funciones
vibratorias
hidrolizar
almidon
a un reactor
de papa.
sido posible fluidizar
acanalarnientos
(Paises
de Groningen
tanto agitacion
Bajos) han adicionado
como
diseiiado
para
Hasta ahora no habfa
tales polvos sin formal'
y/o aglomeraciones.
Con est
nuevo tipo de unidad ha sido posible fluidizar
almidon
con un contenido
22% en peso.
de humedad
Posteriormente,
a cabo usando oxido de Etileno
rnodificacion
del alrnidon.
tecnica recientemente
mas novedosos
tecnica Clausthal
se lleva
para efectuar
EI ultrasonido
incorporada
de reactores.
(Alemania)
unidad de reaccion
de hasta eJ
la reaccion
Ja
es otra
en los disefios
En la Universidad
se ha construido
sonoqufmica
reactivos
de Grignard
rnetricas/afio;
conversion
para 1a sintesis de
puede producir
el ultrasonido
minutos.
se requieren
electrolftico
desarrollado
de Ingenierfa
cornpafifas
en la Escuela Nacional
Qufmica;
ciclohexanona.
a
Se han logrado conversiones
hasta 81 % con seJectividades
otro grupo de investigacion
ha desarrollado
sonoelectroqufmico
en aguas residuales.
superiores
Basado en el concepto de adsorcion
reactiva se ha desarrolJado una tecnica de
cromatograffa reactiva en continuo que
actual mente es objeto de evaluacion en Europa,
Japon y Estados Unidos. Igualrnente, en Jtalia se
ha efectuado la demostracion de un reactor de
lecho rnovil simulado (LMS) utilizando el principio
en lecho rnovi I. EI reactor ha
de acido
acetico a aceta to de etilo. Aplicando resina
Amberlite-If
(Rohm & Haas) tanto como
catalizador 0 como adsorbente para el agua. El
reactor LMS esta compuesto de ocho colurnnas
divididas en tres secciones. EI etanol se alimenta
ala primera seccion y el acido acetico en tercera
un prototipo
para IJevar a cabo la
indirecta de ciclohexanoI
REACTORES DE LECHO MOVIL
SIMULAOO
sido utilizado para la esterificacion
tam bien Figura en un reactor
piloto se ha construido
escuela
Muchas
incrementando el
rendirniento en un 20%.
Igualmente,
investigadores de la Universidad de Bradford
(Inglaterra) se encuentran actual mente
adelantando investigaciones
en un reactor
basado en radiofrecuencias
para el craqueo de
crudos pesados que, se dice, podrfa reducir la
forrnacion de coque y el ensuciarniento del
catalizador.
de la cromatografia
3 kWh de
actual mente en este proyecto.
EI ultrasonido
oxidacion
eJ
de 24 Hrs a menos de 50
En promedio
energfa por Kg de producto.
Francesa
la
en un factor de cinco, reduciendo
tiempo de induccion
trabajan
hasta 4 ton
ha mejorado
Otras alternativas a
la energfa terrnica tambien
han sido aplicadas con
exito en nuevos
reactores; es el caso de
las microondas, las cuales
han sido usadas por los
investigadores
de
Dupont para el desarrollo
de un proceso alternativo
para la sfntesis de cianuro
de hidrogeno que rnejora
la seguridad,
una
con una bocina
capaz de generar hasta 160 W/crn? a 20 KHz.
La unidad diseiiada
EI ultrasonido tam bien
figura en un reactor
electrolitico
desarrollado en la
Escuela Nacional
Francesa de Ingenieria
Quimica; un prototipo
piloto se ha construido
para lIevar a cabo la
oxidacion indirecta de
ciclohexanol a
ciclohexanona.
de
al 90%,
de esta misma
un reactor
para oxidar eJ Fenol presente
seccion. Cuando los dos reactantes se
encuentran, la resina cornienza a catalizar la
reaccion, produciendose
agua y acetato de eti 10.
EI agua es adsorbida por la resina, desplazando eJ
equilibrio en direccion a los productos.
Mediante
el control de las velocidades
de tlujo y mediante
un cambia controlado entre los puertos de
entrada y salida, se puede producir un refinado
__ -----.:.....-....J.
INGENIERfA E INVESTIGACION
(!II
consistente fundamental mente de aceta to de etilo
disuelto en etanol casi completamente libre de
agua, lograndose, de esta manera, conversiones
literal mente del 100%. En Japon se ha utilizado
esta misma tecnica para la esterificacion de betafeni! alcohol con acido acetico, lograndose
incrementos de 63-99% con respecto ala
conversion en equilibrio.
EXTRA COON REACTIVA
La extraccion Ifquida convencional es otra
de las operaciones que se ha beneficiado de los
adelantos recientes en el campo de los procesos
sirnultaneos. Algunas de las oportunidades de
aplicacion a corto y rnediano plazas se ilustran en
la Figura 3.
NUESTRAEXPERIENOA
A fin de estar a tono con los desarrollos
crecientes en el campo de los procesos
Figura 3. £/'1 el futuro
los extractores
sirnultaneos, se han efectuado algunos
ensayos preliminares rnuy promisorios en el
campo de la reaccion-separacion simultanea
que indican la viabiJidad de la tecnica. Dichos
ensayos, utilizando la tecnica de destilacion
reactiva apJicando resinas polimericas
comerciales y sintetizadas en nuestros
laboratorios, han demostrado la potenciaJidad
de dicho proceso, si bien aun se esta lejos de
tener un proceso comercializable. Con el fin de
estudiar aspectos basicos de la operacion de
destilacion catalitica se ha propuesto
recientemente un proyecto que incluye
investigacion fundamental a nivel de
laboratorio al igual que investigacion basica
experimental a nivel piloto sobre dicha
operacion, la cual se espera concluya con el
desarrollo de algunos procesos
industrializables en reacciones como la
esterificacion, eterificacion y otro tipo de
transformaciones donde la destilacion catalitica
es muy atractiva. Igualmente, se espera iniciar
proximarnente algunos ensayos preliminares en
se usardn como reactores,
reduciendo
muchas
etapas de proceso.
I
I
FLWO PISTON PARALELO
I
I
CONfRACORRIENTE
DOS FASES
I
FASE SIMPLE
DOS FASES
!
PRODUCTO
C
I,
.. /
REACTANTE
..-:-
~!
Al
':~
.• J"
[
PRODUCTO
PRODUCTO
--C~
I
C
I
I
I
I
PRODUCTO
~,
D
REACTANTE
A
REACTANTE
REACTANTE.
~
A
NTE
I
lpRO
REACTANTE
B
II
LNGENIERlA E INVESTIGACION
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DUCTO
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o
el campo de los reactores de membrana asf como
en los de lecho movil simulado.
CONCLUSIONFB
Esta revision somera, que se ha efectuado
en el presente escrito, tan solo representa una
pequeiia fraccion de un campo potencial mente
interesante y que promete convertirse en el
cercano y mediato futuros en un area con
importantes desarrollos. EI objetivo primordial es
el de motivar a docentes, estudiantes y a
industriales a interesarse un poco mas por este
"nuevo" tipo de tecnologfas e incentivar la
investigacion de sus fundamentos y aplicaciones
potenciales.
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de un
Tesis
CENT!(A,
~GENIER1A
E INVESTIGACION